Ново разбиране за мистериозни джетове на черна дупка

Ново разбиране за мистериозни джетове на черна дупка

Благодарение на първите симулации, извършени на суперкомпютър, учените са придобили ново разбиране за едно от най-загадъчните явления - поведението на релативистичните струи, идващи от черни дупки.

Усъвършенстваните симулации показват, че струйните потоци постепенно променят посоката в небето, поради което пространственото време се вкарва в ротацията на черната дупка. Това поведение е в съответствие с предсказанията на Алберт Айнщайн за екстремна гравитация в близост до въртящи се черни дупки.

Разбирането на процеса на въртене на черните дупки и изкривяването на пространството-време около тях е все още мъгляв пъзел. Но суперкомпютърът постепенно ни приближава до отговора.

Бързо въртящите се черни дупки не само абсорбират материята, но и отделят енергия под формата на релативистични струи. Газовите и магнитните полета, влизащи в дупката, се въртят, за да образуват диск - заплетени линии на магнитно поле и горещ газ. Черната дупка попива този астрономически бульон, оставяйки линиите на магнитното поле. Това превръща черната дупка в подложка, от която енергията под формата на релативистични струи избухва в космоса.

Симулация, създадена на суперкомпютъра Blue Waters. Това показва, че релативистичните струи следват заедно с прецесията на наклонен аккреционен диск около черна дупка. Това е симулация на най-високата резолюция на акреционната черна дупка

Освободените струи са много по-лесни за изучаване, отколкото самите черни дупки. Това изследване ни позволява да разберем колко бързо се променя посоката на струята, както и да разберем насочеността и параметрите на въртящия се диск.

Ранните модели са концентрирани върху нивелирани дискове. В действителност те са разположени под ъгъл (дискът се върти около отделна ос от черната дупка). Проучването потвърждава, че при накланяне, дисковете променят посоката си спрямо черната дупка.

По-рано джетовете за пресоване не можеха да бъдат намерени, защото създаването на 3D модел на зоната около бързо въртяща се черна дупка изисква огромна изчислителна сила. Ето защо трябваше да напиша първия код на симулацията на черната дупка, ускорена от графичните процесори. В резултат на това учените успяха да тестват симулации на един от най-големите суперкомпютри в света - Blue Waters.

Високата разделителна способност направи възможно за първи път да се провери, че в моделите е фиксирано малко турбулентно движение на диска. Изненадващо движенията бяха толкова силни, че принудиха диска да се угои и прецесията спря.

Сравнение на симулации с ниска разделителна способност (вляво) и сини сини (вдясно). Вторият модел показва, че прецесията и подравняването намаляват поради разширяване на диска поради магнитна турбуленция

Нарастването на черната дупка е невероятно сложна система, наподобяваща ураган. Но процесът върви толкова далеч, че не можем да помислим да го направим. Затова симулациите позволяват много по-ясно разбиране на поведението на черните дупки.

Резултатите от симулацията ще засегнат по-нататъшни изследвания, свързани с въртящи се черни дупки. Той също така ще помогне да се разберат гравитационните вълни, създадени от въздействието на неутронни звезди и електромагнитни фойерверки. Изчисленията също ще повлияят на интерпретацията на наблюдението на телескопа Event Horizon Telescope, който записва сянката на супермасивна черна дупка в галактическия център.

Освен това, прецесията на струите можеше да обясни осцилациите на интензивната светлина, която се дължи на черните дупки. Става дума за квази-периодични колебания. За първи път те бяха забелязани през 1985 година.

Коментари (0)
Свързани статии
Популярни статии
Търсене